【手続補正書】
【提出日】平成17年12月19日(2005.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  光ビーム走査装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  マルチビーム半導体レーザとこれを保持するレーザホルダを備えたマルチビーム光源ユニットと、前記マルチビーム半導体レーザから発生された複数のレーザビームをそれぞれ走査して感光体に結像させる走査結像手段と、前記走査結像手段と前記マルチビーム光源ユニットを支持する筐体と、前記マルチビーム光源ユニットの回転角度を調整したのちに前記マルチビーム光源ユニットを前記筐体に固定する固定手段を有し、前記固定手段が少なくとも３つの固定部を備えており、すべての前記固定部を結ぶ直線によって囲まれた平面領域内に、前記マルチビーム光源ユニットの回転中心および各レーザビームの発光点が位置するように配置されていることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項２】  前記固定部は、前記マルチビーム光源ユニットを前記筐体に固定するためのビスと、前記ビスに対向する締結面とを有し、前記マルチビーム光源ユニットが、前記ビスを締め付けることによって、前記締結面のみに押し当てられた状態で前記筐体に固定されることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査装置。
【請求項３】  マルチビーム半導体レーザが、直線状に配列された複数の発光点を備えていることを特徴とする請求項１項記載の光ビーム走査装置
【請求項４】  マルチビーム半導体レーザが、２次元的に配列された複数の発光点を備えていることを特徴とする請求項１項記載の光ビーム走査装置。
【請求項５】  レーザホルダの中にマルチビーム半導体レーザの相対位置を調整するための調整部材を具備したことを特徴とする請求項３または４記載の光ビーム走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタやデジタル複写機等に用いられる光ビーム走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザビームプリンタ等の電子写真装置において、複数のレーザビームを用いて複数のラインを同時に書き込む光ビーム走査装置が開発されている。
【０００３】
これは、互いに離間した複数のレーザビームを同時に走査するもので、図７に示すように、マルチビーム光源ユニット１０１の光源であるマルチビーム半導体レーザ１１１から２本のレーザビームＰ1 ，Ｐ2 を発生させ、それぞれコリメータレンズ１１２によって平行化したうえで、シリンドリカルレンズ１０２を経て、回転多面鏡１０３の反射面１０３ａに照射し、結像レンズ１０４を経て回転ドラム１０５上の感光体に結像させる。
【０００４】
２本のレーザビームＰ1 ，Ｐ2 は回転多面鏡１０３の反射面１０３ａに入射し、それぞれ主走査方向に走査され、回転多面鏡１０３の回転による主走査と回転ドラム１０５の回転による副走査に伴なって感光体に静電潜像を形成する。
【０００５】
なお、シリンドリカルレンズ１０２は、各レーザビームＰ1 ，Ｐ2 を回転多面鏡１０３の反射面１０３ａに線状に集光する。これは、前述のように感光体に結像する点像が、回転多面鏡１０３の面倒れによって歪を発生するのを防止する機能を有し、また、結像レンズ１０４は、球面レンズ部とトーリックレンズ部等からなり、シリンドリカルレンズ１０２と同様に感光体上の点像の歪を防ぐ機能を有するとともに、前記点像が感光体上で主走査方向に等速度で走査されるように補正する機能を有する。
【０００６】
２本のレーザビームＰ1 ，Ｐ2 は、それぞれ、主走査面（ＸＹ平面）の末端で検出ミラー１０６によって分離され、主走査面の反対側の光センサ１０７に導入され、図示しないコントローラにおいて書き込み開始信号に変換されてマルチビーム半導体レーザ１１１に送信される。マルチビーム半導体レーザ１１１は書き込み開始信号を受けて各レーザビームＰ1 ，Ｐ2 の書き込み変調を開始する。
【０００７】
このように両レーザビームＰ1 ，Ｐ2 の書き込み変調のタイミングを調節することで、回転ドラム１０５上の感光体に形成される静電潜像の書き込み開始（書き出し）位置を制御する。
【０００８】
シリンドリカルレンズ１０２、回転多面鏡１０３、結像レンズ１０４等は、光学箱１０８の底壁に組み付けられる。各光学部品を光学箱１０８に組み付けたうえで、光学箱１０８の上部開口を図示しないふた部材によって閉塞する。
【０００９】
マルチビーム半導体レーザ１１１は、前述のように複数のレーザビームＰ1 ，Ｐ2 を同時に発光するもので、レーザホルダ１１１ａを介してコリメータレンズ１１２を内蔵する鏡筒１１２ａと一体的に結合されたユニットとして、レーザ駆動回路基板１１３とともに光学箱１０８の側壁１０８ａに組み付けられる。
【００１０】
マルチビーム光源ユニット１０１の組み付けに際しては、マルチビーム半導体レーザ１１１を保持するレーザホルダ１１１ａを光学箱１０８の側壁１０８ａに設けられた開口１０８ｂに挿入し、レーザホルダ１１１ａにコリメータレンズ１１２の鏡筒１１２ａをかぶせてコリメータレンズ１１２のピント調整や光軸合わせ等の３次元的調整を行なったうえで、鏡筒１１２ａをレーザホルダ１１１ａに接着する。このようにしてユニット化したうえで、図８の（ａ）に示すように、レーザホルダ１１１ａを光学箱１０８の開口１０８ｂ内で回転させることで、各レーザビームＰ1 ，Ｐ2 の発光点を結ぶ直線すなわちレーザアレイＮの傾斜角度θの調整を行なう。
【００１１】
これは、図８の（ｂ）に示すように、マルチビーム半導体レーザ１１１から発生される２つのレーザビームＰ1 ，Ｐ2 のビーム間隔の調整すなわち、回転ドラム１０５上の結像点Ａ1 ，Ａ2 の主走査方向のピッチＳと副走査方向のピッチいわゆるライン間隔Ｔを設計値に一致させる調整作業である。この作業を行なったうえで、ビス等を用いてレーザホルダ１１１ａを光学箱１０８の側壁１０８ａに固着する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、マルチビーム光源ユニットを光学箱に組み付けるときに、マルチビーム光源ユニットを所定角度だけ回転させるライン間隔の調整は、誤差の許容値が数μｍ以下と極めて厳しいものであるため、ビス等による締結部の配置等が悪いと、まず第１にマルチビーム光源ユニットの光軸倒れ等を含めた設置位置精度が出ない。また、衝撃等が加わったときにマルチビーム光源ユニットの位置ずれが発生する。さらに、ライン間隔を調整する作業を完了して各締結部のビスを締め付ける工程でも、いわゆる連れまわりによるレーザホルダの回転ずれ等のトラブルも発生するため作業効率が悪いという未解決の課題がある。
【００１３】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、構造的にマルチビーム光源ユニットの設置位置精度を確保しやすくするとともに、マルチビームのライン間隔の調整精度を向上させ、効率よくマルチビーム光源ユニットを組み付けることができるうえに、組み付け後に誤差を発生するおそれがなく高い画像性能を維持できる安価で高性能な光ビーム走査装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の光ビーム走査装置は、マルチビーム半導体レーザとこれを保持するレーザホルダを備えたマルチビーム光源ユニットと、前記マルチビーム半導体レーザから発生された複数のレーザビームをそれぞれ走査して感光体に結像させる走査結像手段と、前記走査結像手段と前記マルチビーム光源ユニットを支持する筐体と、前記マルチビーム光源ユニットの回転角度を調整したのちに前記マルチビーム光源ユニットを前記筐体に固定する固定手段を有し、前記固定手段が少なくとも３つの固定部を備えており、すべての前記固定部を結ぶ直線によって囲まれた平面領域内に、前記マルチビーム光源ユニットの回転中心および各レーザビームの発光点が位置するように配置されていることを特徴とする。
【００１５】
前記固定部は、前記マルチビーム光源ユニットを前記筐体に固定するためのビスと、前記ビスに対向する締結面とを有し、前記マルチビーム光源ユニットが、前記ビスを締め付けることによって、前記締結面のみに押し当てられた状態で前記筐体に固定されるものでもよい。
【００１８】
マルチビーム半導体レーザが、直線状に配列された複数の発光点を備えているものでもよい。
【００１９】
マルチビーム半導体レーザが、２次元的に配列された複数の発光点を備えていてもよい。
【００２０】
レーザホルダの中にマルチビーム半導体レーザの相対位置を調整するための調整部材を具備したものでもよい。
【００２１】
【作用】
マルチビーム半導体レーザを筐体に組み付けるときに、マルチビーム光源ユニット全体を回転させてライン間隔の調整を行なう調整作業ののちに、固定手段によりマルチビーム光源ユニットを筐体に固定する。
【００２２】
前記固定手段は少なくとも３つの固定部を有しており、すべての前記固定部を結ぶ直線によって囲まれた平面領域内に、各レーザビームの発光点とマルチビーム光源ユニットの回転中心を配設することで、マルチビーム光源ユニットを極めて堅固に安定して筐体に固定できる。
【００２３】
従って、マルチビーム光源ユニットを筐体に固定したのちに、衝撃等によってマルチビーム光源ユニットに回転ずれを起こすおそれはない。
【００２４】
また、ビスを締結する作業中に連れまわりによってマルチビーム光源ユニットの回転角度がずれたりするトラブルもなく、組立作業の効率や精度の向上にも貢献できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は一実施の形態による光ビーム走査装置を示す。これは、マルチビーム光源ユニット１の光源であるマルチビーム半導体レーザ１１から２本の光ビームであるレーザビームＰ1 ，Ｐ2 を発生させ、それぞれコリメータレンズ１２によって平行化したうえで、シリンドリカルレンズ２を経て、回転多面鏡３の反射面３ａに照射し、回転多面鏡３とともに走査結像手段を構成する結像レンズ４を経て回転ドラム５上の感光体に結像させる。
【００２７】
２本のレーザビームＰ1 ，Ｐ2 は回転多面鏡３の反射面３ａに入射し、それぞれ主走査方向に走査され、回転多面鏡３の回転による主走査と回転ドラム５の回転による副走査に伴なって感光体に静電潜像を形成する。
【００２８】
なお、シリンドリカルレンズ２は、各レーザビームＰ1 ，Ｐ2 を回転多面鏡３の反射面３ａに線状に集光する。これは、前述のように感光体に結像する点像が、回転多面鏡３の面倒れによって歪を発生するのを防止する機能を有している。また、結像レンズ４は、球面レンズ部とトーリックレンズ部等からなり、シリンドリカルレンズ２と同様に感光体上の点像の歪を防ぐ機能を有するとともに、前記点像が感光体上で主走査方向に等速度で走査されるように補正する機能を有している。
【００２９】
２本のレーザビームＰ1 ，Ｐ2 は、それぞれ、主走査面（ＸＹ平面）の末端で検出ミラー６によって分離され、主走査面の反対側の光センサ７に導入され、図示しないコントローラにおいて書き込み開始信号に変換されてマルチビーム半導体レーザ１１に送信される。マルチビーム半導体レーザ１１は書き込み開始信号を受けて各レーザビームＰ1 ，Ｐ2 の書き込み変調を開始する。
【００３０】
このように両レーザビームＰ1 ，Ｐ2 の書き込み変調のタイミングを調節することで、回転ドラム５上の感光体に形成される静電潜像の書き込み開始（書き出し）位置を制御する。
【００３１】
シリンドリカルレンズ２、回転多面鏡３、結像レンズ４等は、筐体である光学箱８の底壁に組み付けられる。各光学部品を光学箱８に組み付けたうえで、光学箱８の上部開口を図示しないふた部材によって閉塞する。
【００３２】
マルチビーム半導体レーザ１１は、前述のように複数のレーザビームＰ1 ，Ｐ2 を同時に発光するもので、レーザホルダ１１ａを介してコリメータレンズ１２を内蔵する鏡筒１２ａと一体的に結合されたユニットとして、レーザ駆動回路基板１３とともに光学箱８の側壁８ａに組み付けられる。
【００３３】
マルチビーム光源ユニット１の組み付けに際しては、マルチビーム半導体レーザ１１を保持するレーザホルダ１１ａを光学箱８の側壁８ａに設けられた開口８ｂに挿入し、レーザホルダ１１ａにコリメータレンズ１２の鏡筒１２ａをかぶせてコリメータレンズ１２のピント調整や光軸合わせ等の３次元的調整を行なったうえで、鏡筒１２ａをレーザホルダ１１ａに接着する。
【００３４】
マルチビーム半導体レーザ１１は、図２に示すように、ステム２１と一体である台座２１ａに固定されたレーザチップ２２と、レーザチップ２２の２つの発光点２２ａ，２２ｂから発光されるレーザビームＰ1 ，Ｐ2 の発光量をモニタするフォトダイオード２３と、レーザチップ２２等に通電するための通電端子２４を有し、レーザチップ２２等はキャップ２５によって覆われている。
【００３５】
コリメータレンズ１２の鏡筒１２ａをレーザホルダ１１ａに接着したのち、レーザホルダ１１ａの孔に嵌合する固定手段であるビス１４（図４参照）によってレーザホルダ１１ａを光学箱８の側壁８ａに仮止めし、レーザビームＰ1 ，Ｐ2 を発光させながら、図３に示すようにライン間隔Ｔの調整のためにレーザホルダ１１ａを回転させ、傾斜角度θを調整する。
【００３６】
この作業は、マルチビーム半導体レーザ１１から発生される２つのレーザビームＰ1 ，Ｐ2 のビーム間隔の調整すなわち、回転ドラム５上の結像点Ａ1 ，Ａ2 の主走査方向のピッチＳと副走査方向のピッチいわゆるライン間隔Ｔを設計値に一致させる調整作業である。
【００３７】
このような角度調整の後に、ビス１４を締め付けてレーザホルダ１１ａを光学箱８に固定する。
【００３８】
上記の作業においては、２つのレーザビームＰ1 ，Ｐ2 のサブミクロン単位で変位するスポット位置すなわち結像点Ａ1 ，Ａ2 をＣＣＤカメラ等でモニタしながら、レーザホルダ１１ａを回転調整することとなる。
【００３９】
図４の（ａ）に示すように、レーザホルダ１１ａを光学箱８の側壁８ａに締結するビス１４は３個配設されており、各ビス１４による固定部１４ａ〜１４ｃは、レーザビームＰ1 ，Ｐ2 の発光点を取り囲むように配置されている。すなわち、レーザビームＰ1 ，Ｐ2 の発光点が各固定部１４ａ〜１４ｃを結ぶ直線Ｌ1 〜Ｌ3 で囲まれた平面領域Ｎ（シャドウ部）内になるように３個のビス１４を配設する。
【００４０】
レーザホルダ１１ａは筒状のボス部１１ｂを有し、図４の（ｂ）に示すように、これを光学箱８の側壁８ａの円筒状の開口８ｂに嵌合させてレーザホルダ１１ａを回転させるように構成されているが、その回転中心Ｏもまた、各固定部１４ａ〜１４ｃを結ぶ直線Ｌ1 〜Ｌ3 によって囲まれた平面領域Ｎ内に位置するように構成される。
【００４１】
このように配設することで、各固定部１４ａ〜１４ｃを結ぶ間隔を主走査方向と副走査方向の成分に置き換えた長さの範囲内に、必ず２つのレーザビームＰ1 ，Ｐ2 の発光点が位置し、しかも、回転中心Ｏを含む広い範囲を堅固に固定して、マルチビーム光源ユニット１の上下方向と左右方向の倒れを効果的に阻止できる。
【００４２】
各固定部１４ａ〜１４ｃがマルチビーム光源ユニットを筐体に固定するためのビス１４とビス１４に対向する締結面を有する場合は、レーザホルダ１１ａと光学箱８の側壁８ａは締結面Ｍにおいてのみ互いに押し当てられた状態で固定される。角度調整のための回転に伴なう調整しろはクリアランスＫであり、この範囲でレーザホルダ１１ａを移動する。
【００４３】
締結面Ｍは、ビス１４を締め付けて固定される各固定部１４ａ〜１４ｃの位置にあることが最も確実に締結できるし、締結圧力発生の位置で接するということからも安定性が高い。ただし、締結面Ｍとビス１４の位置が完全に一致しなくとも、近接していれば同様の効果は得られるため、締結面Ｍの位置や形状や数を限定する必要はない。
【００４４】
本実施の形態は固定手段としてビスを用いているが紫外線硬化型の接着剤等を用いて接着する手段を採用してもよい。また発光点の数を制限するものでもなく２つ以上いくつでもよい。
【００４５】
コリメータレンズを鏡筒に接着する場合は紫外線硬化接着剤を用いるのが好適であるが、他の接着剤でもよい。
【００４６】
本実施の形態によれば、マルチビーム光源ユニットを光学箱の側壁に締結するビス等による固定部を３箇所以上とすることと、マルチビーム光源ユニットの回転中心と各レーザビームの発光点を、すべての固定部を結ぶ直線で囲まれた平面領域内に配設することにより、光学箱に対するマルチビーム光源ユニットの組み付けを安定して堅固に行なうことができる。
【００４７】
極めて高精度なライン間隔調整後のマルチビーム光源ユニットの回転ずれや、調整後の締結作業中の連れまわり等のトラブルを効果的に回避して、安価で高性能な光ビーム走査装置を実現できる。
【００４８】
図５は一変形例を示す。これは、マルチビーム半導体レーザ１１の発光点の位置が、部品の精度的に、レーザホルダ１１ａの回転中心Ｏに対して大きく離れてしまっている場合に、マルチビーム半導体レーザ１１を、レーザホルダ１１ａの中で再度調整できるように、相対位置を調整するための調整部材１５を設け、これをビス１６によってレーザホルダ１１ａに締結する。
【００４９】
調整部材１５をマルチビーム半導体レーザ１１とともにレーザホルダ１１ａに対して相対的に移動させ、レーザビームＰ1 ，Ｐ2 を結ぶレーザアレイが回転中心Ｏを通る位置に調整したうえで、ビス１６によって調整部材１５をレーザホルダ１１ａに締結する。
【００５０】
部品の状態で発光点の位置精度がばらつく場合でも、調整部材１５によって発光点の位置を調整し、図４に示すように各固定部１４ａ〜１４ｃを結ぶ直線Ｌ1 〜Ｌ3 で囲まれた平面領域Ｎ内に位置させることができる。
【００５１】
マルチビーム半導体レーザのパッケージの形状も選択の幅が広がるという利点もある。
【００５２】
また、複数の発光点が直線状に配設された端面発光型のマルチビーム半導体レーザ１１に替えて、図６に示すように、複数の発光点４２ａ〜４２ｄが２次元的に配列された面発光型のレーザチップ４２を有するマルチビーム半導体レーザ４１を用いてもよい。これは、コリメータレンズの光軸に対してすべての発光点を近接させることができるため、光学的収差を低減できるという特筆すべき長所がある。円盤状のレーザホルダ４１ａには位置決め穴４１ｂを設けて、ライン間隔Ｔ1 〜Ｔ3  を調整するための傾斜角度θの調整を行なうときの位置決め基準として用いる。
【００５３】
また、面発光レーザを用いることによって発光点の位置等の自由度が増し、組み付け公差の配分が容易になるという利点もある。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００５５】
マルチビーム半導体レーザから発光される複数のレーザビームのライン間隔の調整作業を高精度に行ない、安定して堅固に組み付けることができる。
【００５６】
マルチビームのライン間隔が狂うおそれのない高性能でしかも安価な光ビーム走査装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
一実施の形態による光ビーム走査装置を示す模式平面図である。
【図２】
図１の装置のマルチビーム半導体レーザを拡大して示す拡大斜視図である。
【図３】
ライン間隔の調整作業を説明する図である。
【図４】
レーザホルダの固定部を示すもので、（ａ）は３個の固定部の配置を示す立面図、（ｂ）は固定部を示す断面図である。
【図５】
一変形例を示す模式図である。
【図６】
別の変形例を示す模式図である。
【図７】
一従来例による光ビーム走査装置を示す模式平面図である。
【図８】
図７の光ビーム走査装置におけるライン間隔の調整作業を説明する図である。
【符号の説明】
１    マルチビーム光源ユニット
２    シリンドリカルレンズ
３    回転多面鏡
４    結像レンズ
８    光学箱
１１，４１    マルチビーム半導体レーザ
１１ａ，４１ａ    レーザホルダ
１１ｂ    ボス部
１２    コリメータレンズ
１２ａ    鏡筒
１４，１６    ビス
１５    調整部材